等离子体表面处理改性EVA树脂

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2023-03-14

乙烯－醋酸乙烯酯共聚物（EthyleneVinylAcetate，简称EVA）是继高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、线性低密度聚乙烯（LLDPE）之后的第四大乙烯系列聚合物。EVA树脂在柔韧性、光学性、耐低温性、耐冲击性等方面具有优势，具备热密封性等特点。EVA树脂可通过热成型、发泡、热封等加工方式，广泛地应用在包装薄膜、发泡鞋材、电缆披覆、光伏胶膜及热熔胶等领域。此外，EVA树脂还是可替换其他树脂的改良型材料，应用前景极为广泛。

聚烯烃有低的表面能、低的粘接性能，可被应用于粘合、印刷、层压等过程中，为了提高聚乙烯的表面性质，经常用等离子体、化学表面刻蚀等方法来处理聚烯烃，为了避免化学污染，用等离子体处理聚烯烃，改变其表面性质是一个很吸引人的方法。此外，改性并没有改变其内部的结构。因此，等离子体处理技术在工业应用中有很大的潜力。

等离子体表面处理改性EVA树脂

首先用接触角测量仪测出为经等离子体处理样品表面的接触角，等离子体处理后，立刻利用测角仪测量处理后的样品（包括各不同改性时间的样品）的接触角，得到结果如表1-1：

表1-1 不同等离子改性时间的接触角

从表1-1可以看出，随着等离子体处理时间的不同，EVA树脂表面的接触角也不同，样品的表面接触角都随着处理时间的增加而减小，表面自由能随着处理时间的增加而增大。这主要是由于：一方面是刻蚀，等离子体中无规运动的高能粒子与EVA树脂表面碰撞时，其撞击能远大于表面污染物与EVA树脂表面甚至EVA树脂自身表面结构的结合能，而使这些物质从表面被剥离掉，提高了表面粗糙度，使表面能增加。另一方面是交联反应，空气等离子体产生后，其中除了含有电子、离子外，还含有上述气体的自由基，这些自由基具有很高的能量，活性很强，很容易发生反应。当EVA树脂表面处在空气等离子体中时，表面的官能团首先会在高能粒子的碰撞下被破坏，然后官能团之间进行交联反应、引入官能团。对于非反应性的氩气，高能粒子会在聚合物表面引发如下反应：

PH→P.+H.(1-9)
P. +P.→交联（1-10）

式（1-9）表示在这种粒子作用下，EVA树脂表面的官能团上的氢会被去除。P．代表有机官能团的自由基，H.表示氢自由基。式（1-10）表示，有机官能团的自由基之间发生交联反应。

对于反应性的气体氧气和氮气来说，除上述反应外，还会发生其他反应，从而在表面生成含氧、含氮官能团。以氧气为例，反应如下：
RH+O.→R’+RO.或者R.+OH.(快)
R.+O.→RO.（快）
RH.→R.+H.或者R.+R’.（慢）
R.+O.→ROO.
ROO.+R’H→ROOH+R’.（快）
ROOH→RO.+OH.（慢）

上面的这些反应方程式说明，氧自由基在与EVA树脂表面的官能团作用时，可以在很短的时间内引入含氧基团，这正好也在理论上证明了氧等离子体处理样品后，接触角变化速度快的特点。氮气等离子体改性时,反应类似，生成的为含氮基团。

不管发生何种变换，上述的交联反应和引入的官能团反应都能说明，等离子体处理使EVA树脂表面分子链上产生了极性基团，表面能、润湿性等性能得到了明显的改善。但是，这种影响并不是无限的，原因是当处理时间较短时，EVA树脂表面的弱键发生断裂，形成自由基，其中一部分自由基与空气中的氧气、氮气反应，在表面形成含氧、含氮等极性亲水基团，使接触角降低；但当处理时间较长时，由于等离子体中的粒子撞击刻蚀作用，生成的自由基受到破坏。这样，自由基的生成和它的刻蚀就达到了一个动态平衡，因而存在某一个临界值，当改性作用时间大于此临界值时，接触角不再随改性时间的增加而明显减小。